目的:本实验通过基于气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术的代谢组学研究百草枯中毒后大鼠的血浆代谢组学,观察急性百草枯中毒后不同时间段大鼠的一般情况。通过多种多元统计分析方法分析血浆代谢组学数据,筛选出急性百草枯中毒的潜在生物标志物,寻找这些潜在生物标记物的生物学意义,并探讨百草枯中毒与这些潜在生物标志物的联系,为研究百草枯中毒的早期病情变化及发病机制提供新的思路。方法:(1)建立大鼠百草枯中毒染毒方法将适应性喂养一周,断食24小时的24只SD大鼠,按随机数字表法分为染毒组及对照组,每组12只。染毒组大鼠予以100mg/Kg的20%百草枯溶液一次性灌胃,对照组予以等量生理盐水灌胃,于灌胃后2、24、48小时连续观察大鼠一般情况及生命体征;按规定时间点收集大鼠腹主动脉血样后将大鼠处死。(2)建立基于GC-MS的检测方法和分析方法由于百草枯性质比较稳定、沸点高、不宜挥发,而GC-MS所能检测的成分必须具有挥发性,所以加用一种合适的肟化-硅烷化来行衍生化预处理,使百草枯中毒大鼠血浆中的代谢物能被GC-MS提取和分析。通过对监测离子行专属性扫描以及混合标准品样本中各标准品相对含量的RSD值完成了方法学上的考察。结合NIST05标准质谱库和标准品完成内源性代谢物的定性分析,采用和相同色谱图中的内标物相比较的归一化峰面积方法完成半定量分析。(3)基于GC-MS分析的两组大鼠血浆的检测血浆样品经肟化-硅烷化预处理后,经气相色谱标准EI电子源分离后,进行质谱全扫描分析,采集样品中所有可检测到的血浆化合物数据。通过主成分分析法(PCA)、偏最小二乘判别方法(PLS-DA)、随机森林(RF)对血浆代谢物行代谢轮廓分析,并进一步使用RF分析法筛选出与百草枯中毒有关的潜在生物标志物。结果:(1)12只按随机数字表选出的染毒组大鼠在灌胃后均未出现口鼻部百草枯溶液溢出或呛咳,提示灌胃染毒成功。染毒组大鼠灌胃中毒后2小时逐渐表现出少动、腹部抽动、呼吸急促等中毒症状,24h时症状逐渐加重,精神变差,神情呆滞,至48h时大鼠除反应、进食进一步变差,还出现呼吸费力、肺部明显的湿啰音、鼻部泡沫样液体溢出等症状;对照组大鼠则生命体征平稳,无不适症状。(2)选择了大鼠血浆代谢物检测中必然会添加的内标戊五醇碎片离子峰73(m/z)作为监测离子以行专属性扫描,提高检测代谢物的准确性和灵敏性。13种混合标准品中各标准品的相对含量RSD值均小于20%,且得到了很好的分离,出峰时间及面积稳定,说明本实验方法可靠,仪器运行稳定,实验结果可用于后续的分析。(3)结合标准品、NIST05质谱库对大鼠百草枯中毒血清内源性代谢物进行定性,共定性出27种代谢物,其中的13种用对照品进行定性,包括匹配度小于80%的血浆代谢物。另外14个在NIST105质谱库中检索。这27种代谢物中包括氨基酸、有机酸、糖类、脂肪酸以及胆固醇。(4)结合PCA及PLS-DA模型图判别及RF的多维尺度变换图,得出中毒组不同时间段大鼠血浆代谢分布较分散,而对照组分布比较密集,说明两组体内产生的代谢模式不同;而且染毒组大鼠灌胃2 h起代谢轨迹较对照组偏移明显,至48 h时其轨迹又与24小时组产生了进一步差距,表明大鼠在中毒早期血浆代谢产物已发生明显差异且可被代谢组学检测并形象体现出。(5)采用随机森林从27种定性出的代谢物中筛选出5种权重较大的潜在生物标志物,分别为丝氨酸、棕榈酸、硬脂酸、天冬酰胺、花生四烯酸,主要干扰大鼠体内的能量代谢及脂质代谢。结论:(1)百草枯在肟化-硅烷化以衍生处理后可用于GC-MS代谢组学研究,能够得出稳定的代谢图谱,克服数据在采集时本身存在的一定缺陷。(2)本实验通过代谢组学方法,筛选出5种与百草枯中毒有关的潜在生物标志物,通过观察大鼠中毒后的不同时间毒性表现变化及对应时段代谢图谱的变化,可在一定程度上反映了大鼠的病情变化与血浆代谢图谱变化的对应关系,为代谢组学研究百草枯中毒提供新的思路而不仅仅只局限在中毒后血浆百草枯浓度上的测量。